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蘇聯(lián)太空計(jì)劃使用與美國(guó)航天器完全不同的控制裝置和儀器，聯(lián)盟號(hào)宇宙飛船上最有趣的導(dǎo)航儀器之一是 Globus，它使用旋轉(zhuǎn)的地球儀來(lái)指示宇宙飛船在地球上方的位置，這種導(dǎo)航儀器是一種機(jī)電模擬計(jì)算機(jī)，它使用齒輪、凸輪和差速器組成的精密系統(tǒng)來(lái)計(jì)算航天器的位置。

最近從一位收藏家那里收到了一個(gè) Globus，將其打開(kāi)進(jìn)行維修和逆向工程。大概看看它是如何運(yùn)作的，這里展示下它的內(nèi)部機(jī)制，并描述了到目前為止我從逆向工程中學(xué)到的東西。下圖展示了該設(shè)備的機(jī)械復(fù)雜性，其中還包含一些繼電器、螺線管和其他電氣元件。

功能性

Globus 的主要目的是指示航天器的位置。地球儀旋轉(zhuǎn)，塑料圓頂上固定的十字準(zhǔn)線指示航天器的位置。因此，地球儀與宇航員對(duì)地球的看法相匹配，使他們能夠確認(rèn)自己的位置。地球旁邊的緯度和經(jīng)度刻度盤提供了位置的數(shù)字指示。同時(shí)，底部的光影刻度盤顯示飛船何時(shí)會(huì)被太陽(yáng)照亮或處于陰影中，這是對(duì)接的重要信息。Globus 也有一個(gè)軌道計(jì)數(shù)器，指示軌道數(shù)。

Globus 有第二種模式，指示航天器如果發(fā)射逆向火箭開(kāi)始著陸，將在何處著陸。按下開(kāi)關(guān)會(huì)導(dǎo)致地球儀旋轉(zhuǎn)，直到著陸點(diǎn)位于十字準(zhǔn)線下方，宇航員可以評(píng)估該著陸點(diǎn)的適用性。

宇航員通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕來(lái)設(shè)置航天器的初始位置和軌道周期來(lái)配置Globus，與阿波羅制導(dǎo)計(jì)算機(jī)不同，Globus 沒(méi)有從慣性測(cè)量單元 (IMU) 或其他來(lái)源接收導(dǎo)航信息，因此它不知道航天器的真實(shí)位置，純粹是預(yù)測(cè)位置的顯示。

地球著陸

地球本身因其體積小，這里顯示了山脈、湖泊和河流等地形特征。地圖上的這些特征幫助宇航員將他們的位置與他們?cè)诘厍蛏峡吹降牡乩硖卣鬟M(jìn)行比較。這些特征對(duì)于選擇著陸點(diǎn)也很重要，這樣他們就可以看到他們將在什么樣的地形上著陸。大多數(shù)情況下，地圖沒(méi)有顯示政治邊界，除了紅色和紫色的粗線。這條線顯示了蘇聯(lián)的邊界，以及共產(chǎn)主義國(guó)家和非共產(chǎn)主義國(guó)家之間的邊界，對(duì)于選擇著陸點(diǎn)也很重要。地球上還有編號(hào)為 1 到 8 的圓圈，表示與航天器通信的無(wú)線電站點(diǎn)，使宇航員能夠確定可以聯(lián)系哪些地面站。

電子部分

60年代的繼電器的樣子

一個(gè) 360° 電位器（下圖）將航天器的軌道位置轉(zhuǎn)換為電壓。消息來(lái)源表明，Globus 將此電壓信號(hào)提供給航天器上的其他單元。我感覺(jué)是電子板上的晶體管放大了這個(gè)電壓，但仍在確認(rèn)中。

60年代的電位器的樣子

整齊美觀的線束

驅(qū)動(dòng)螺線管

該裝置由兩個(gè)棘輪螺線管驅(qū)動(dòng)：一個(gè)用于軌道旋轉(zhuǎn)，一個(gè)用于地球自轉(zhuǎn)。這些螺線管接收 1 赫茲的 27 伏脈沖。3 每個(gè)脈沖使螺線管使齒輪前進(jìn)一個(gè)齒；棘爪可防止齒輪滑回。這些小的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)整個(gè) Globus 的齒輪，并導(dǎo)致地球儀發(fā)生微小的移動(dòng)。

最后

Globus INK 是一臺(tái)非凡的機(jī)器，一臺(tái)模擬計(jì)算機(jī)，通過(guò)齒輪、凸輪和差速器的復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算軌道。它為宇航員提供了航天器位置的高分辨率、全彩顯示，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了 1960 年代電子太空計(jì)算機(jī)所能提供的。